Das Funktionsprinzip eines bürstenlosen Gleichstrommotors (BKDP) ist seit langem bekannt und bürstenlose Motoren waren schon immer eine interessante Alternative zu herkömmlichen Lösungen. Trotzdem fanden solche elektrischen Maschinen erst im 21. Jahrhundert breite Anwendung in der Technik. Ausschlaggebend für die flächendeckende Umsetzung war die mehrfache Kostenreduzierung der Antriebsregelelektronik des BDKP.

Probleme mit Kollektormotor

Grundsätzlich besteht die Aufgabe eines Elektromotors darin, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Es gibt zwei Haupt physikalische Phänomene dem Gerät elektrischer Maschinen zugrunde liegen:

Der Motor ist so konstruiert, dass die an jedem der Magneten erzeugten Magnetfelder immer miteinander interagieren und den Rotor drehen. Ein herkömmlicher Gleichstrommotor besteht aus vier Hauptteilen:

• Stator (stationäres Element mit Magnetring);
• Anker (rotierendes Element mit Wicklungen);
• Kohlebürsten;
• Kollektor.

Diese Konstruktion sorgt für die Drehung des Ankers und des Kollektors auf derselben Welle relativ zu den feststehenden Bürsten. Der Strom fließt von der Quelle durch den federbelasteten für guter Kontakt Bürsten am Kommutator, der den Strom zwischen den Ankerwicklungen verteilt. Das dort induzierte Magnetfeld interagiert mit den Statormagneten, wodurch der Stator in Rotation versetzt wird.

Der Hauptnachteil traditioneller Motor dass ein mechanischer Kontakt an den Bürsten nicht reibungsfrei gewährleistet werden kann. Mit zunehmender Geschwindigkeit manifestiert sich das Problem stärker. Die Verteilerbaugruppe nutzt sich mit der Zeit ab und ist außerdem anfällig für Lichtbogenbildung und Ionisierung. Umgebungsluft... Somit ist trotz der Einfachheit und der geringen Herstellungskosten solche Elektromotoren haben einige unüberwindbare Nachteile:

• Abnutzung von Bürsten;
• elektrische Störungen durch Lichtbogen;
• Einschränkungen in maximale Geschwindigkeit;
• Schwierigkeiten beim Kühlen eines rotierenden Elektromagneten.

Das Aufkommen der Prozessortechnologie und der Leistungstransistoren ermöglichte es den Entwicklern, die mechanische Schalteinheit aufzugeben und die Rolle von Rotor und Stator in einem Gleichstrommotor zu ändern.

Das Funktionsprinzip des BDKP

Bei einem bürstenlosen Elektromotor übernimmt im Gegensatz zu seinem Vorgänger ein elektronischer Wandler die Rolle eines mechanischen Schalters. Dadurch ist es möglich, das "Umgekehrte" Schema des BDKP auszuführen - seine Wicklungen befinden sich auf dem Stator, wodurch kein Kollektor erforderlich ist.

Mit anderen Worten, der wichtigste grundlegende Unterschied zwischen klassischer Motor und BDKP ist, dass letztere anstelle von stationären Magneten und rotierenden Spulen aus stationären Wicklungen und rotierenden Magneten besteht. Trotz der Tatsache, dass das Schalten selbst darin ähnlich erfolgt, ist seine physikalische Umsetzung in bürstenlosen Antrieben viel komplizierter.

Das Hauptproblem ist die genaue Kontrolle bürstenlosen Motor, unter der Annahme der richtigen Reihenfolge und Häufigkeit des Schaltens einzelner Abschnitte der Wicklungen. Dieses Problem ist nur dann konstruktiv lösbar, wenn die aktuelle Position des Rotors kontinuierlich ermittelt werden kann.

Die zur Verarbeitung durch die Elektronik benötigten Daten werden auf zwei Wegen gewonnen.:

• Erfassung der absoluten Position der Welle;
• durch Messen der in den Statorwicklungen induzierten Spannung.

Um die Steuerung auf die erste Weise zu implementieren, werden meistens entweder optische Paare oder am Stator befestigte Hallsensoren verwendet, die auf den magnetischen Fluss des Rotors reagieren. Der Hauptvorteil ähnliche Systeme Das Sammeln von Informationen über die Position der Welle ist ihre Leistung auch bei sehr niedrige Geschwindigkeiten und in Ruhe.

Die sensorlose Steuerung zur Schätzung der Spannung in den Spulen erfordert mindestens eine minimale Rotordrehung. Daher ist bei solchen Konstruktionen ein Modus zum Starten des Motors bis zu Umdrehungen vorgesehen, bei denen die Spannung an den Wicklungen geschätzt werden kann, und der Ruhezustand wird durch Analysieren der Wirkung des Magnetfelds auf die durchlaufenden Teststromimpulse getestet die Spulen.

Trotz aller oben genannten Konstruktionsschwierigkeiten gewinnen bürstenlose Motoren aufgrund ihrer Leistung und Eigenschaften, die für den Sammler unzugänglich sind, immer mehr an Popularität. Eine kurze Liste der Hauptvorteile des BDKP gegenüber den klassischen sieht wie folgt aus:

• kein mechanischer Energieverlust durch Bürstenreibung;
• vergleichsweise Geräuschlosigkeit der Arbeit;
• leichte Beschleunigung und Verzögerung durch geringe Rotorträgheit;
• präzise Rotationskontrolle;
• die Möglichkeit, die Kühlung aufgrund der Wärmeleitfähigkeit zu organisieren;
• Fähigkeit, mit hohen Geschwindigkeiten zu arbeiten;
• Haltbarkeit und Zuverlässigkeit.

Moderne Anwendung und Perspektiven

Es gibt viele Geräte, für die eine längere Betriebszeit erforderlich ist kritische Wichtigkeit... Bei solchen Geräten ist der Einsatz von BDKP trotz relativ hoher Kosten immer gerechtfertigt. Es kann Wasser sein und Kraftstoffpumpen, Turbinen zum Kühlen von Klimaanlagen und Motoren usw. Bürstenlose Motoren werden in vielen Elektromodellen verwendet Fahrzeug... Heutzutage konzentriert sich die Automobilindustrie ernsthaft auf bürstenlose Motoren.

BDKP sind ideal für kleine Antriebe, die unter schwierigen Bedingungen oder mit hoher Genauigkeit arbeiten: Zuführungen und Bandförderer, Industrieroboter, Positionierungssysteme. Es gibt Bereiche, in denen bürstenlose Motoren unangefochten dominieren: Festplatten, Pumpen, leise Lüfter, Kleingeräte, CD/DVD-Laufwerke. Geringes Gewicht und hohe Leistung haben die BDKP auch zur Basis für die Herstellung moderner Akku-Handwerkzeuge gemacht.

Wir können sagen, dass es im Bereich der elektrischen Antriebe erhebliche Fortschritte gibt. Der anhaltende Preisverfall digitaler Elektronik hat zu einem Trend zur weit verbreiteten Verwendung von bürstenlosen Motoren als Ersatz für traditionelle Motoren geführt.

Veröffentlicht am 19.03.2013

Mit diesem Artikel beginne ich eine Reihe von Veröffentlichungen zu bürstenlosen Gleichstrommotoren. Ich werde es in einer zugänglichen Sprache beschreiben allgemeine Informationen, Gerät, bürstenlose Motorsteuerungsalgorithmen. Wird berücksichtigt verschiedene Typen Motoren werden Beispiele für die Auswahl von Reglerparametern gegeben. Ich werde das Gerät und den Algorithmus des Reglers, die Methode zur Auswahl der Leistungsschalter und die Hauptparameter des Reglers beschreiben. Die logische Schlussfolgerung der Veröffentlichungen wird das Regulierungsschema sein.

Bürstenlose Motoren haben sich durch die Entwicklung der Elektronik und insbesondere durch das Aufkommen kostengünstiger Leistungstransistorschalter verbreitet. Auch das Aufkommen leistungsstarker Neodym-Magnete spielte eine wichtige Rolle.

Der bürstenlose Motor sollte jedoch nicht als Neuheit betrachtet werden. Die Idee eines bürstenlosen Motors stammt aus den Anfängen der Elektrizität. Aufgrund der Nichtverfügbarkeit der Technologie wartete es jedoch bis 1962, als der erste kommerzielle bürstenlose Gleichstrommotor auf den Markt kam. Jene. Seit mehr als einem halben Jahrhundert gibt es verschiedene Serienausführungen dieser Art von Elektroantrieb!

Ein bisschen Terminologie

Bürstenlose Gleichstrommotoren werden auch bürstenlose Motoren genannt, in der ausländischen Literatur BLDCM (BrushLes Direct Current Motor) oder PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor).

Strukturell besteht ein bürstenloser Motor aus einem Permanentmagnetrotor und einem Stator mit Wicklungen. Ich mache Sie darauf aufmerksam, dass sich bei einem Kollektormotor dagegen die Wicklungen auf dem Rotor befinden. Daher sind im weiteren Text der Rotor die Magnete, der Stator die Wicklungen.

Zur Steuerung des Motors wird ein elektronischer Regler verwendet. In ausländischer Literatur Geschwindigkeitsregler oder ESC (Elektronische Geschwindigkeitsregelung).

Was ist ein bürstenloser Motor?

Normalerweise suchen Menschen, wenn sie mit etwas Neuem konfrontiert sind, nach Analogien. Manchmal hört man die Sätze „na ja, es ist wie ein Synchro“, oder noch schlimmer, „es sieht aus wie ein Schritt-Schritt“. Da die meisten bürstenlosen Motoren dreiphasig sind, ist dies weiter verwirrend und führt zu dem Missverständnis, dass der Regler den Motor mit 3-Phasen-Wechselstrom speist. All das oben Gesagte ist nur teilweise wahr. Tatsache ist, dass alle Motoren außer asynchronen als synchron bezeichnet werden können. Alle DC-Motoren sind selbstsynchronisierend, ihr Funktionsprinzip unterscheidet sich jedoch von Synchronmotoren Wechselstrom die keine Selbstsynchronisation haben. Als bürstenloser Schrittmotor wird er wahrscheinlich auch funktionieren können. Aber hier ist der Punkt: Ein Ziegelstein kann auch fliegen ... aber nicht weit, denn dafür ist er nicht gedacht. Als Schrittmotor ein Ventilstrahltriebwerk ist besser geeignet.

Versuchen wir herauszufinden, was ein Brushles-Gleichstrommotor ist. In diesem Satz selbst ist die Antwort bereits enthalten - dies ist ein Gleichstrommotor ohne Kollektor. Die Kollektorfunktionen werden von der Elektronik übernommen.

Vorteile und Nachteile

Eine ziemlich komplexe, schwere und funkensprühende Baugruppe - der Kollektor - wird aus der Motorkonstruktion entfernt. Die Konstruktion des Motors wird stark vereinfacht. Der Motor ist leichter und kompakter. Schaltverluste werden deutlich reduziert, da die Kollektor- und Bürstenkontakte durch elektronische Schlüssel ersetzt werden. Als Ergebnis erhalten wir einen Elektromotor mit beste Leistung Effizienz- und Leistungsanzeige pro Kilogramm Eigengewicht mit größtem Drehzahlbereich. In der Praxis laufen bürstenlose Motoren kühler als ihre bürstenbehafteten Gegenstücke. Übertrag schwere Ladung Von diesem Moment. Durch den Einsatz leistungsstarker Neodym-Magnete sind bürstenlose Motoren noch kompakter geworden. Das Design des bürstenlosen Motors ermöglicht den Betrieb in Wasser und korrosiven Umgebungen (natürlich nur der Motor, es ist sehr teuer, den Regler zu benetzen). Bürstenlose Motoren erzeugen praktisch keine Funkstörungen.

Der einzige Nachteil gilt als komplex und teuer die elektronische Einheit Steuerung (Regler oder ESC). Wer jedoch die Motordrehzahl regeln möchte, kommt ohne Elektronik nicht aus. Wenn Sie die Drehzahl eines bürstenlosen Motors nicht regeln müssen, können Sie trotzdem nicht auf eine elektronische Steuereinheit verzichten. Ein bürstenloser Motor ohne Elektronik ist nur ein Stück Hardware. Es gibt keine Möglichkeit, Spannung an ihn anzulegen und eine normale Drehung wie bei anderen Motoren zu erreichen.

Was passiert in einem bürstenlosen Motorregler?

Um zu verstehen, was in der Elektronik des Reglers passiert, der den bürstenlosen Motor steuert, gehen wir ein wenig zurück und verstehen zunächst die Funktionsweise des Kommutatormotors. Aus dem Schulphysikkurs erinnern wir uns, wie ein Magnetfeld mit einem Strom auf einen Rahmen einwirkt. Der Rahmen mit dem Strom dreht sich in einem Magnetfeld. Außerdem dreht es sich nicht ständig, sondern dreht sich in eine bestimmte Position. Damit eine kontinuierliche Drehung erfolgen kann, muss die Stromrichtung im Rahmen je nach Position des Rahmens umgeschaltet werden. In unserem Fall ist der Rahmen mit dem Strom die Motorwicklung, und der Kollektor ist am Schalten beteiligt - ein Gerät mit Bürsten und Kontakten. Das Gerät des einfachsten Motors, siehe Abbildung.

Die Elektronik, die den bürstenlosen Motor steuert, macht dasselbe - in die richtigen momente verbindet Gleichspannung mit den erforderlichen Statorwicklungen.

Positionssensoren, Motoren ohne Sensoren

Aus dem oben Gesagten ist es wichtig zu verstehen, dass je nach Position des Rotors Spannung an die Motorwicklungen angelegt werden muss. Daher muss die Elektronik in der Lage sein, die Position des Motorläufers zu bestimmen. . Dazu werden Positionssensoren verwendet. Sie können sein verschiedene Typen, optisch, magnetisch usw. Derzeit sind diskrete Hall-Effekt-Sensoren (zB SS41) weit verbreitet. Der bürstenlose 3-Phasen-Motor verwendet 3 Sensoren. Dank solcher Sensoren weiß die elektronische Steuereinheit immer, in welcher Position sich der Rotor befindet und an welchen Wicklungen sie gerade Spannung anlegen. Später wird der Regelalgorithmus für einen dreiphasigen bürstenlosen Motor betrachtet.

Es gibt bürstenlose Motoren, die keine Sensoren haben. Bei solchen Motoren wird die Position des Rotors durch Messen der Spannung an den unbenutzten In dieser Moment Zeitwicklung. Auch diese Methoden werden später besprochen. Auf einen wesentlichen Punkt sollten Sie achten: Diese Methode ist nur bei drehendem Motor relevant. Wenn sich der Motor nicht oder sehr langsam dreht, funktioniert diese Methode nicht.

In welchen Fällen werden bürstenlose Motoren mit Sensoren eingesetzt und in welchen Fällen ohne Sensoren? Was ist der Unterschied zwischen ihnen?

Positionsgebermotoren werden bevorzugt mit technischer Punkt Vision. Der Regelalgorithmus für solche Motoren ist viel einfacher. Es gibt jedoch auch Nachteile: Es ist erforderlich, die Sensoren und die Verkabelung von den Sensoren im Motor zur Steuerelektronik mit Strom zu versorgen; bei Ausfall eines der Sensoren funktioniert der Motor nicht mehr und der Austausch der Sensoren erfordert in der Regel eine Demontage des Motors.

In Fällen, in denen es konstruktiv nicht möglich ist, Sensoren im Motorgehäuse zu platzieren, werden Motoren ohne Sensoren verwendet. Konstruktiv unterscheiden sich solche Motoren praktisch nicht von Motoren mit Sensoren. Aber die Elektronik muss den Motor ohne Sensoren steuern können. In diesem Fall muss das Steuergerät die Eigenschaften erfüllen spezifisches Modell Motor.

Muss der Motor bei starker Belastung der Motorwelle anlaufen (Elektrofahrzeuge, Hubwerke etc.), kommen Motoren mit Sensoren zum Einsatz.
Läuft der Motor ohne Belastung der Welle (Lüftung, Luftpropeller, eine Fliehkraftkupplung verwendet wird usw.), können Motoren ohne Sensoren verwendet werden. Denken Sie daran: Der Motor ohne Positionssensoren muss ohne Last auf der Welle anlaufen. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, sollte ein Motor mit Sensoren verwendet werden. Außerdem sind im Moment des Motorstarts ohne Sensoren Drehschwingungen der Motorachse möglich in verschiedene Seiten... Wenn dies für Ihr System kritisch ist, verwenden Sie einen Motor mit Sensoren.

Drei Phasen

Dreiphasige bürstenlose Motoren gekauft am weitesten verbreitet... Sie können jedoch ein-, zwei-, drei- oder mehrphasig sein. Je mehr Phasen, desto sanfter die Drehung des Magnetfelds, aber auch desto komplexer die Motorsteuerung. Das 3-Phasen-System ist in Bezug auf das Verhältnis von Effizienz / Komplexität am optimalsten, weshalb es so weit verbreitet ist. Außerdem wird nur ein dreiphasiges Schema als das gebräuchlichste betrachtet. Tatsächlich sind die Phasen die Motorwicklungen. Daher denke ich, dass es auch richtig ist, wenn Sie "dreiwindig" sagen. Die drei Wicklungen sind Stern- oder Dreieckschaltung. Ein bürstenloser Drehstrommotor hat drei Drähte - Wicklungsleitungen, siehe Abbildung.

Motoren mit Encodern haben zusätzlich 5 Adern (2-Versorgung von Positionsgebern und 3 Signale von Encodern).

In einem Drehstromsystem wird an zwei der drei Wicklungen gleichzeitig Spannung angelegt. Somit gibt es 6 Möglichkeiten zur Ablage konstante Spannung auf die Motorwicklungen, wie in der Abbildung unten gezeigt.

Die Aufgabe des Elektromotors besteht darin, eine Rotation zu erzeugen, die funkgesteuerte Modelle antreibt Oftmals unterscheiden sich die gleichen funkgesteuerten Modelle - Automodelle, Flugzeugmodelle, Schiffsmodelle - stark im Preis - fast 2 mal. Diese Modelle können mit Brushed- und Brushless-Motoren und entsprechenden Reglern ausgestattet werden. Sie müssen wissen, welchen Motor Sie wählen sollen.

Es gibt 2 Haupttypen von Elektromotoren, die in RC-Modellen verwendet werden: gebürstete und bürstenlose.

(gebürstet, gebürstet) sind billiger, aber Modelle mit solchen Motoren entwickeln weniger Geschwindigkeit und solche Motoren sind weniger zuverlässig.

Das charakteristische Merkmal der Kollektormotoren ist das Vorhandensein einer Bürstenkollektor-Einheit, die die Bewegung des funkgesteuerten Modells gewährleistet. Der Hauptunterschied zwischen einem Bürstenmotor und einem bürstenlosen Motor besteht darin, dass er zwei statt drei Drähte hat. Der Kollektormotor besteht aus einem beweglichen Teil - einem Rotor und einem festen Teil - einem Stator (Körper). Der Kollektor ist ein am Rotor angebrachter Kontaktsatz und die Bürsten sind Schleifkontakte, die sich außerhalb des Rotors befinden und gegen den Kollektor gedrückt werden. Der Rotor mit Wicklungen dreht sich im Stator. Bürsten werden verwendet, um elektrische Energie auf die Spulen der rotierenden Rotorwicklungen zu übertragen. Herkömmliche Bürstenmotoren haben nur zwei Drähte (positiv und negativ), die den Motor mit dem Drehzahlregler verbinden.

Die in RC-Modellen verwendeten Bürstenmotoren werden mit Gleichstrom betrieben. Durch Anlegen der entsprechenden Spannung an die beiden Drähte des Motors aus einer Gleichstromquelle, beispielsweise einer herkömmlichen Batterie oder einem Akku, setzen wir beispielsweise die Motorwelle in Bewegung. Die Regelschaltung für den Kollektormotor ist einfach, was auch die Kosten einer solchen Konfiguration reduziert. Der Rotor des Motors beschleunigt das an den Wicklungen erzeugte Magnetfeld. Die Stärke dieses Feldes hängt von der an die Wicklungen angelegten Spannung ab. Je größer das Magnetfeld ist, desto schneller dreht sich der Rotor. Am Motor wird meist die Drehzahl der Motorwicklung angegeben, je niedriger die Zahl, desto höher die Drehzahl der Motorwelle.
Zu den Vorteilen von Bürstenmotoren funkgesteuerte Modelle zu unterscheiden: geringe Größe, Gewicht, sowie relativ kostengünstig... Daher wird dieser Motortyp am häufigsten in Budget Ausstattungsvarianten Modelle oder Einstiegsmodelle. Wenn wir über die Zuverlässigkeit eines Bürstenmotors sprechen, ist er einem bürstenlosen Motor weit unterlegen. Bei aller Einfachheit haben sie einen großen Nachteil - eine begrenzte Ressource. Das Vorhandensein einer Bürsten-Kollektor-Einheit impliziert Mechanisches System Bewegte Kontakte, d. h. die mechanische Betätigung der Bürsten und des Kollektors kann bei Überhitzung zu Lichtbogenbildung und bei ungünstige Bedingungen Betrieb (Feuchtigkeit, Schmutz, Staub). Beim Betrieb von Kollektormotoren tritt allmählicher Verschleiß auf Graphitbürsten und das Metall des Kollektors, auf dem die Bürsten gleiten und früher oder später versagen. Bevor Sie das Modell in Betrieb nehmen, ist es ratsam, den Motor mit reduzierter Last einlaufen zu lassen, damit die Bürsten richtig am Krümmer reiben. Bei aggressivem (vielleicht 2 Rennen) oder langfristigem Betrieb des Modells ist der Austausch des Kollektormotors ein häufiges und häufiges Ereignis.

Bürstenlose Motoren(bürstenlos, bürstenlos) - teurer, aber entwicklungsfähig große Geschwindigkeit sowie verschleißfester. Ausgestattet mit einem hochmodernen Brushless-System läuft das Modell schneller und länger.

Hoher Wirkungsgrad (Koeffizient nützliche Aktion) und Verschleißfestigkeit wird durch das Fehlen einer Bürsten-Kollektor-Einheit erreicht. Bürstenlose Motoren sind leistungsstärker als Bürstenmotoren gleicher Größe. Der wichtigste äußere Unterschied bürstenlosen Motor vom Kollektor ist das Vorhandensein von drei Drähten anstelle von zwei. Bei einem bürstenlosen Motor ist der bewegliche Teil nur der Stator (Gehäuse) mit Permanentmagneten und der stationäre Teil der Rotor mit einer Drehstromwicklung. Das Schalten der Wicklungen erfolgt aufgrund der relativ komplexen elektronische Schaltung- ein Regler.

Der bürstenlose Motor wird mit einem dreiphasigen Wechselstrom angetrieben, daher ist für seinen Betrieb ein spezieller Drehzahlregler (Regler) erforderlich, der Gleichstrom aus der Batterie in Wechselstrom umwandelt. Sowohl der bürstenlose Motor als auch der Regler für den bürstenlosen Motor sind komplexer aufgebaut, wodurch die Kosten steigen.

Die in den Modellen verwendeten Motoren haben ein geschlossenes Gehäuse, das sie resistent gegen Feuchtigkeit, Staub, Schmutz macht. Wir können sagen, dass bürstenlose Motoren praktisch nicht verschleißen. Nur die Lager können verschleißen. Der einzige Weg, einen Motor zu brechen, ist eine Kollision. Sie können den Controller auch brennen - wie jeder Regler, aber wenn der Controller einen Stromschutz hat, hält er auch lange.

Motorleistungswerte für RC-Modelle

Neben der Aufteilung in Kollektor- und bürstenlose Motoren werden die Motoren nach den folgenden wesentlichen Merkmalen unterteilt: Leistung, KV, Spannung, maximaler Strom.

Nach Größe... Bei einem Kollektormotor - diese Eigenschaft wird als Klasse bezeichnet, wobei eine Zahl, beispielsweise 280, 300, 400, 480, 500, 600, 650, 700, 720, 820, 900, die Länge des Motorgehäuses bezeichnet. Es gibt eine Reihe von Klassen.
Beispiel: Die Klasse eines Motors wird durch seine Länge bestimmt - wenn wir von einem Motor der 400er-Klasse sprechen, dann sprechen wir von einem Motor mit einer Karosserielänge von 400 mm. Ein wichtiges Merkmal von Brushless-Motoren ist seine Größe - Länge und Breite. Der Größenunterschied lässt die Leistung des bürstenlosen Motors erahnen. Je größer die Größe, desto höher die Leistung.
Beispiel: Motor 4274 bedeutet:
Durchmesser - 42 mm,
Länge - 74 mm.
Ein Motor dieser Größe ist beispielsweise einer der stärksten und passt in ein Auto im Maßstab 1:8.

Leistung Motor (Leistung, Watt) - definiert die Arbeit, die der Motor in einer Zeiteinheit leisten kann. Am meisten wichtige Eigenschaft Motor. Wenn Sie die Macht kennen, können Sie bestimmen Maximale Last denen der Motor laut Formel standhält.
Leistung (Watt) = Versorgungsspannung (Volt) * Strom (Ampere).
Wenn Sie die Leistung kennen, können Sie die Batterie und den Regler entsprechend dem aus der Formel erhaltenen maximalen Strom auswählen.

Umsätze, U / V (KV, RPM) - Umdrehungen pro Volt.
Ein wichtiger Parameter gibt die Drehzahl der Motorwelle an. Die Drehzahl wird durch die Anzahl der Umdrehungen pro Minute bestimmt, also wie schnell sich der Motor dreht. Rotordrehzahl, gemessen in KV. So ist es üblich, das Verhältnis des Verhältnisses der Motordrehzahl (U/min) zur Motorversorgungsspannung (V) zu bezeichnen. Grob gesagt zeigt kV an, wie schnell sie sich drehen werden verschiedene Motoren bei gleicher Spannung.
Max RPM = KV * Motorversorgungsspannung.
Beispiel: Ein 980-KV-Motor, der mit 11,1 V von einer Batterie betrieben wird, dreht sich ohne Last mit 980 x 11,1 = 10878 U/min.
Der Strommesswert kann den maximalen Dauerstrom und die Stromgrenzen darstellen, die dem Motor zugeführt werden können. Wählen Sie bei der Auswahl einer Batterie und eines Reglers diejenigen aus, die die Werte des maximalen Dauerstroms angeben, die gleich oder größer als die Werte des Stroms am Motor sind.
Zum verschiedene Modelle, den verschiedenen verwendeten Getrieben und Propellern, wird die erforderliche kV des Motors individuell ausgewählt und berechnet. Mit diesem Parameter kann die Anwendung von Motor, Akku und Propeller ausgewählt werden. So werden in der Regel Motoren mit einer KV größer 2000 bei Helikoptern oder bei Hochgeschwindigkeitsmodellen eingesetzt. Ein Motor mit hoher KV kann mit weniger Batterien verwendet werden und ist mit einem Propeller mit kleinerer Steigung effizienter. Motoren dieser Klasse werden häufiger bei Tragflügeln verwendet. Motoren mit einer niedrigeren KV ermöglichen es Ihnen, Batterien mit einer großen Anzahl von Zellen zu verwenden, wodurch Sie an Gewicht zunehmen, aber die Flugdauer verlängern - nicht auf Kosten der Kapazität, sondern durch Reduzierung der maximalen Ströme bei der gleichen Arbeit des Motors. Je höher die KV der Motoren, desto kompakter sollten die Propeller sein. Kleine Schrauben bieten mehr schnelle Geschwindigkeit aber die Effizienz mindern. Eine Konfiguration mit großen Propellern und dementsprechend Motoren mit niedrigerem KV ist einfacher zu stabilisieren, verbraucht weniger Energie und ermöglicht es Ihnen, mehr Masse zu heben.
KV ist ein wesentliches Merkmal für bürstenlose Motoren. Bei Kollektormotoren wird KV in der Regel nicht berücksichtigt. Wenn sich der Modellbauer für den Austausch entschieden hat Kollektormotor, ändert es sich normalerweise in genau dasselbe.

Stromspannung Stromversorgung, V (Zellenzahl, Volt)
Die Spannung, an die der Motor angepasst ist. Bestimmt die Anzahl der Batteriezellen, die mit dem Motorrad verwendet werden können. Bei Überschreitung nimmt die Lebensdauer des Motors stark ab.
Beispielsweise gibt es Motoren mit Betriebsspannungen von 4,8 Volt, 6 Volt und 7,2 Volt. Diese Zahlen geben an, mit wie vielen Zellen in der Batterie dieser Motor arbeiten soll. Die Spannung an einer Zelle eines NiMH-Akkus (Nickel-Metallhydrid) beträgt 1,2 Volt - ein Motor mit einer Betriebsspannung von 4,8 Volt ist für den Betrieb mit einem 4-Zellen-Akku ausgelegt. Diese Zahlen sind ungefähre Angaben, die Motoren können mit erhöhten Spannungen betrieben werden.
Spannung und KV sind verbunden.

Maximale Effizienz,% (maximaler Wirkungsgrad)
Effizienz ist die Energiemenge, die der Motor direkt in nützliche Arbeit... Je höher desto besser.

Bürstenlose Motoren werden konstruktionsbedingt in zwei Gruppen unterteilt: Innenläufer und Außenläufer. Diese Eigenschaft spricht für Design-Merkmale Motor.
Motoren Innenläufer haben Wicklungen an der Innenfläche des Gehäuses und einen innen rotierenden Magnetrotor. Die meisten RC-Car- und Bootsmodelle benötigen einen bürstenlosen Inrunner-Motor.
Motoren Außenläufer haben stationäre Wicklungen im Inneren des Motors, um die sich der Körper mit Permanentmagneten an seiner Innenwand dreht, d. h. der äußere Teil des Motors dreht sich in den Außenläufern. Außenläufer werden für Flugzeugmodelle gewählt, weil sie konstruktionsbedingt besser gekühlt werden und mehr Variationsmöglichkeiten in der Befestigung bieten. Außenläufermotoren haben niedrigere Kilovolt, was bedeutet, dass sie mit einer niedrigeren Geschwindigkeit, aber mit mehr Drehmoment laufen. Normalerweise wird die Leistung von Outrunnern nicht bestimmt durch Außenmaße... Außenläufer ermöglichen konstruktionsbedingt die Verwendung einer größeren Anzahl von Magnetpolen.

Polzahl der Magnete in bürstenlosen Motoren verwendet werden, können unterschiedlich sein.
Anhand der Polzahl können Sie das Drehmoment und die Drehzahl des Motors beurteilen. Motoren mit zweipoligem Rotor haben höchste Geschwindigkeit Drehung bei geringstem Drehmoment. Motoren mit mehr Polen haben eine niedrigere Drehzahl, aber ein höheres Drehmoment.

Auch bürstenlose Motoren sind sensorisch und sensorlos.
Sensorik besser, da der Sensor einen ruhigeren Motorbetrieb, einen schnelleren und reibungsloseren Start und eine rationellere Energienutzung bietet.

Dies ist ein Wechselstrommotor, bei dem die Kollektor-Bürsten-Einheit durch einen kontaktlosen Halbleiterschalter ersetzt wird, der von einem Rotorpositionssensor gesteuert wird. Manchmal findet man diese Abkürzung: BLDC ist ein bürstenloser Gleichstrommotor. Der Einfachheit halber nenne ich es einen bürstenlosen Motor oder einfach BC.

Bürstenlose Motoren sind aufgrund ihrer Besonderheiten sehr beliebt: fehlen Verbrauchsmaterialien Art von Bürsten, es gibt keinen Kohle- / Metallstaub im Inneren durch Reibung, es gibt keine Funken (und dies ist eine enorme Explosionsrichtung und feuersichere Antriebe / Pumpen). Sie werden von Lüftern und Pumpen bis hin zu hochpräzisen Antrieben eingesetzt.
Hauptanwendung im Modell- und Bastelbau: Motoren für ferngesteuerte Modelle.

Die allgemeine Bedeutung dieser Motoren ist drei Phasen und drei Wicklungen (oder mehrere Wicklungen in drei Gruppen geschaltet), die durch ein Signal in Form einer Sinuskurve oder einer ungefähren Sinuskurve in jeder der Phasen, jedoch mit einer gewissen Verschiebung, gesteuert werden. Die Abbildung zeigt die einfachste Darstellung der Funktionsweise eines Drehstrommotors.

Dementsprechend ist einer der spezifischen Steuerungspunkte der BC-Motoren die Verwendung eines speziellen Controller-Treibers, mit dem Sie die Strom- und Spannungsimpulse für jede Phase an den Motorwicklungen regulieren können, was letztendlich einen stabilen Betrieb in einer breiten Spannung ermöglicht Bereich. Dies sind die sogenannten ESC-Controller.

BK-Motoren für R / Y-Geräte gibt es in verschiedenen Standardgrößen und -ausführungen. Zu den stärksten gehören die 22 mm, 36 mm und 40/42 mm Serien. Sie sind konstruktionsbedingt mit Außenläufer und intern (Outrunner, Inrunner). Motoren mit Außenläufer haben nämlich keinen statischen Körper (Mantel) und sind leicht. In der Regel werden sie in Flugzeugmodellen, Quadrocoptern etc.
Motoren mit externem Stator sind leichter hermetisch dicht zu machen. Ähnliche werden für r / y-Modelle verwendet, die äußeren Einflüssen wie Schmutz, Staub, Feuchtigkeit ausgesetzt sind: Buggys, Monster, Crawler, Wasser r / y-Modelle).
Zum Beispiel kann ein 3660-Motor einfach in ein R / U-Automodell wie einen Buggy oder ein Monster eingebaut werden und viel Spaß machen.

Ich werde auch die unterschiedliche Anordnung des Stators selbst beachten: 3660-Motoren haben 12 Spulen, die in drei Gruppen verbunden sind.
Dadurch kann ein hohes Drehmoment an der Welle erzielt werden. Es sieht ungefähr so ​​aus.


Die Spulen werden so angeschlossen


Wenn Sie den Motor zerlegen und den Rotor entfernen, können Sie die Statorspulen sehen.
Das ist in der 3660-Serie enthalten


mehr Fotos

Der Amateureinsatz solcher Motoren mit hohem Drehmoment findet in hausgemachten Konstruktionen statt, bei denen ein kleiner leistungsstarker Drehmotor erforderlich ist. Dies können Turbinenlüfter, Spindeln von Hobby-Werkzeugmaschinen usw. sein.

Für den Einbau in eine Amateurmaschine zum Bohren und Gravieren wurde also ein Satz eines bürstenlosen Motors zusammen mit einem ESC-Controller mitgenommen.
GoolRC 3660 3800KV Brushless Motor mit ESC 60A Metal Gear Servo 9,0kg Set


Ein Plus im Bausatz war ein 9 kg Servo, was für selbstgemachte Produkte sehr praktisch ist.

Allgemeine Anforderungen Bei der Auswahl eines Motors waren folgende:
- Die Anzahl der Umdrehungen / Volt beträgt nicht weniger als 2000, da geplant war, sie mit Niederspannungsquellen (7,4 ... 12 V) zu verwenden.
- Schaftdurchmesser 5mm. Ich dachte über Optionen mit einem 3,175 mm Schaft nach (dies ist eine Serie von 24 Durchmessern der BC-Motoren, zum Beispiel 2435), aber dann müsste ich eine neue ER11-Patrone kaufen. Es gibt noch leistungsstärkere Optionen, zum Beispiel 4275- oder 4076-Motoren mit 5 mm Welle, die aber entsprechend teurer sind.

Merkmale des bürstenlosen Motors GoolRC 3660:
Modell: GoolRC 3660
Leistung: 1200W
Arbeitsspannung: bis zu 13V
Grenzstrom: 92A
Drehzahl / Volt: 3800KV
Höchstgeschwindigkeit: bis zu 50.000
Gehäusedurchmesser: 36mm
Körperlänge: 60mm
Schaftlänge: 17mm
Wellendurchmesser: 5mm
Stellschraubengröße: 6 Stück * M3 (kurz, ich habe M3 * 6)
Anschlüsse: 4mm vergoldeter Bananenstecker
Schutz: vor Staub und Feuchtigkeit

ESC-Controller-Funktionen:
Modell: GoolRC ESC 60A
Dauerstrom: 60A
Spitzenstrom: 320A
Zutreffend wiederaufladbare Batterien: 2-3S Li-Po / 4-9S Ni-Mh Ni-Cd
BEC: 5,8V / 3A
Anschlüsse (Eingang): T-Stecker männlich
Anschlüsse (Anruf): 4mm vergoldete Bananenbuchse
Abmessungen: 50 x 35 x 34 mm (ohne Kabellängen)
Schutz: vor Staub und Feuchtigkeit

Servoeigenschaften:
Arbeitsspannung: 6.0V-7,2V
Schwenkgeschwindigkeit (6,0 V): 0,16 Sek. / 60 ° ohne Last
Schwenkgeschwindigkeit (7,2 V): 0,14 Sek. / 60 ° ohne Last
Haltemoment (6.0V): 9.0kg.cm
Haltemoment (7,2 V): 10,0 kg.cm
Abmessungen: 55 x 20 x 38 mm (L * B * H)

Kit-Parameter:
Packmaß: 10,5 x 8 x 6cm
Paketgewicht: 390 g
Markenverpackung mit dem GoolRC-Logo

Das Set beinhaltet:
1 * GoolRC 3660 3800KV-Motor
1 * GoolRC 60A ESC
1 * GoolRC 9KG Servo
1 * Informationsblatt


Abmessungen als Referenz und Aussehen GoolRC 3660-Motor mit Highlights

Nun ein paar Worte zum Paket selbst.
Das Paket kam in Form eines kleinen Postsacks mit einer Box im Inneren


Zustellung durch einen alternativen Postdienst, nicht per russischer Post, wie im Konnossement angegeben


Das Paket enthält eine GoolRC-Markenbox


Im Inneren befindet sich ein Set aus einem 3660 Brushless-Motor (36x60 mm), einem ESC-Controller dafür und einem Servo mit Set


Werfen wir nun einen Blick auf das gesamte Kit in einzelnen Komponenten. Beginnen wir mit dem Wichtigsten – dem Motor.

BC-Motor GoolRC ist ein Zylinder aus Aluminium, Abmessungen 36 x 60 mm. Auf der einen Seite befinden sich drei dicke Drähte in einer Silikonhülle mit "Bananen", auf der anderen Seite ein 5 mm Schaft. Der Rotor ist beidseitig wälzgelagert. Auf dem Gehäuse befindet sich eine Modellkennzeichnung


Ein anderes Foto. Das Außenhemd ist fixiert, d.h. Motortyp Inrunner.


Körpermarkierungen


Lager ist von hinten sichtbar


Ausgewiesene Spritz- und Feuchtigkeitsbeständigkeit
Zum Anschluss der Phasen gibt es drei dicke, kurze Drähte: u v w. Wenn Sie Klemmen zum Anschluss suchen, sind dies 4 mm Bananen


Drähte sind wärmeschrumpfbar verschiedene Farben: gelb, orange und blau


Motorabmessungen: Wellendurchmesser und Länge wie angegeben: Welle 5x17 mm




Abmessungen des Motorkörpers 36x60 mm




Vergleich mit dem gebürsteten 775-Motor


Vergleich mit einer gebrauchten 300W Spindel (und kostet ca. 100$). Lassen Sie mich daran erinnern, dass der GoolRC 3660 eine Spitzenleistung von 1200 W hat. Auch wenn man ein Drittel der Leistung verbraucht, ist sie immer noch günstiger und mehr als diese Spindel


Vergleich mit anderen Modellmotoren


Zum richtige Arbeit der Motor benötigt einen speziellen ESC-Controller (der im Lieferumfang enthalten ist)

ESC-Controller ist eine Motortreiberplatine mit einem Signalwandler und leistungsstarke Tasten... Auf einfache Modelle Anstelle des Gehäuses wird bei leistungsstarken Geräten Wärmeschrumpfung verwendet - ein Gehäuse mit Kühler und aktiver Kühlung.


Auf dem Foto der GoolRC ESC 60A Controller im Vergleich zum "jüngeren" Bruder ESC 20A


Bitte beachten: An einem Stück Draht befindet sich ein Ein-Aus-Schalter, der in den Körper des Geräts / Spielzeugs eingebaut werden kann


Gegenwärtig vollständiger Satz Anschlüsse: T-Anschlüsse, 4mm Bananenbuchsen, 3-poliger Steuersignaleingang


Power-Bananen 4 mm - Nester, in den gleichen Farben markiert: gelb, orange und blau. Beim Anschließen kann man es nur absichtlich verwechseln.


Eingangs-T-Anschlüsse. Ebenso können Sie die Polarität verwechseln, wenn Sie sehr stark sind)))))


Auf dem Gehäuse befinden sich Markierungen mit dem Namen und den Eigenschaften, was sehr praktisch ist


Die Kühlung ist aktiv, funktioniert und wird automatisch geregelt.

Zur Größenschätzung angebrachtes PCB-Lineal

Das Set enthält auch ein 9 kg GoolRC-Servo.


Außerdem wird das Kit wie jedes andere Servo mit einem Satz Hebel (Doppel, Kreuz, Stern, Rad) und Befestigungsmaterial geliefert (ich mochte, dass es Messingabstandshalter gibt)


Makrofoto Servowelle


Versuchen, den kreuzförmigen Arm für die Fotografie zu befestigen


Tatsächlich ist es interessant, die angegebenen Eigenschaften zu überprüfen - dies ist ein Metallzahnradsatz im Inneren. Wir zerlegen das Servo. Der Körper sitzt kreisförmig auf dem Dichtmittel, und im Inneren befindet sich reichlich Schmierung. Die Zahnräder sind wirklich aus Metall.


Foto der Servosteuerplatine

Warum das alles begonnen wurde: um den BC-Motor als Bohrer / Graveur auszuprobieren. Trotzdem beträgt die Spitzenleistung 1200W.
Ich habe mich für ein Bohrmaschinenprojekt zum Vorbereiten von Leiterplatten entschieden. Es gibt viele Projekte, um eine Tischleuchte herzustellen. Normalerweise sind alle diese Projekte klein und für einen kleinen Gleichstrommotor ausgelegt.


Ich habe eine davon ausgewählt und die Halterung im 3660-Motorhalterungsteil modifiziert ( nativer Motor war kleiner und hatte unterschiedliche Halterungsgrößen)

Ich gebe eine Zeichnung Sitze und Abmessungen des Motors 3660


Das Original kostet mehr als schwacher Motor... Hier eine Skizze der Halterung (6 Löcher für M3x6)


Bildschirm aus einem Programm zum Drucken auf einem Drucker


Gleichzeitig habe ich auch eine Klemme zur Befestigung von oben gedruckt.


3660 Motor mit ER11 Spannzange installiert




Um den BC des Motors anzuschließen und zu überprüfen, müssen Sie folgende Schaltung zusammenbauen: Netzteil, Servotester oder Steuerplatine, ESC-Motorcontroller, Motor.
Ich verwende den einfachsten Servotester, er liefert auch das gewünschte Signal. Es kann verwendet werden, um die Motordrehzahl einzuschalten und einzustellen


Falls gewünscht, können Sie einen Mikrocontroller (Arduino, etc.) anschließen. Ich gebe ein Diagramm aus dem Internet mit einem Außenläufer und einem angeschlossenen 30A-Controller. Es ist kein Problem, Skizzen zu finden.


Wir verbinden alles durch Farbe.


Die Quelle zeigt, dass der Ruhestrom des Controllers klein ist (0,26 A)


Jetzt die Bohrmaschine.
Alles zusammenbauen und am Rack befestigen




Zur Kontrolle baue ich ohne Gehäuse zusammen, dann bedrucke ich das Gehäuse, wo man einen Standardschalter einbauen kann, einen Servotester Twist


Eine weitere Anwendung eines ähnlichen Motors 3660 BK ist als Spindel von Maschinen zum Bohren und Fräsen von Leiterplatten.






Ich werde die Überprüfung über die Maschine selbst etwas später beenden. Es wird interessant sein, die Leiterplattengravur mit dem GoolRC 3660 zu überprüfen

Abschluss

Der Motor ist hochwertig, kraftvoll, das Drehmoment mit einem Spielraum ist für Amateurzwecke geeignet.
Insbesondere die Haltbarkeit von Lagern unter Querkraft beim Fräsen / Gravieren wird sich mit der Zeit zeigen.
Es gibt definitiv einen Vorteil der Verwendung Modellmotoren für Amateurzwecke sowie die einfache Bedienung und Montage von Strukturen auf ihnen im Vergleich zu Spindeln für CNC, die teurer sind und erfordern Spezialausrüstung(Netzteile mit Drehzahlregelung, Treiber, Kühlung usw.).

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!